Perché il GPS del tuo telefono ha disperatamente bisogno di una profonda revisione

La tecnologia più moderna, compresi gli smartphone, funziona con il GPS. Ma il sistema potrebbe essere più vulnerabile ai fallimenti di quanto si pensi. Gli Stati Uniti non dispongono di una tecnologia di geolocalizzazione di backup, il che significa che interruzioni o interferenze potrebbero essere catastrofiche. La Russia ha minacciato di distruggere GPS satelliti e recentemente segnali GPS difettosi hanno chiuso temporaneamente un aeroporto di Dallas.

Per fortuna, le aziende stanno intervenendo per aiutare a proteggere il GPS. NextNav ha recentemente firmato un accordo per fornire una nuova tecnologia chiamata TerraPoiNT che funge da backup per il GPS, utilizzando LTE e 5G reti. “Il segnale di TerraPoiNT è oltre 100.000 volte più potente del GPS e la crittografia del segnale lo rende più resistente a jamming e spoofing", ha dichiarato Ganesh Pattabiraman, CEO di NextNav, a Digital Trends in un colloquio. È una statistica intrigante e un’idea di come possiamo (e dovremmo) salvaguardare il GPS.

Perché il GPS è così importante e così fragile

Il GPS fornisce servizi di posizionamento, navigazione, cronometraggio e localizzazione per telefoni cellulari. La sua ampia disponibilità lo ha reso un servizio di pubblica utilità globale, parte integrante delle industrie e delle infrastrutture, dalla rete elettrica ai servizi di emergenza 911 alle transazioni finanziarie. Ma, ha detto Pattabiraman, il sistema è “incredibilmente vulnerabile” alle interferenze, inclusi jamming e spoofing.

Sam Brown, un ingegnere radiofonico professionista che gestisce un blog sulle radiofrequenze su Un DSP, ha affermato in un'intervista che i ricevitori di comunicazione GPS vengono spesso interrotti utilizzando disturbatori facili da ottenere ed economici.

"Un disturbatore emetterà un segnale che interferisce con la ricezione del segnale e, di conseguenza, il ricevitore GPS non sarà in grado di fornire informazioni sulla posizione", ha aggiunto.

In un esempio recente, problemi con i segnali GPS ha portato alla messa a terra dei voli all'aeroporto internazionale di Dallas/Fort Worth. Il problema è stato ricondotto a una misteriosa fonte di interferenza e ha chiuso l'aeroporto per due giorni.

La potenziale interferenza straniera è un altro problema. La Russia si è vantata di poterla eliminare i satelliti che forniscono il nostro GPS.

“Un incidente come un’importante eruzione solare o un danno ai satelliti commerciali potrebbe potenzialmente mettere fuori uso numerosi servizi essenziali su cui facciamo affidamento ogni singolo giorno”, ha affermato Pattabiraman. “Ecco perché il governo federale degli Stati Uniti ha riconosciuto l’importanza di implementare tecnologie alternative PNT per garantire il GPS resilienza, anche attraverso un ordine esecutivo volto a “coinvolgere i settori pubblico e privato a identificare e promuovere l’uso responsabile delle risorse”. Servizi PNT."

Alex Damato, direttore esecutivo ad interim della GPS Innovation Alliance, un gruppo industriale, ha detto in un intervista che la sua organizzazione mantiene una posizione tecnologicamente neutrale quando si tratta di backup GPS soluzioni.

Tuttavia, ha affermato, la GPSIA concorda sul fatto che “la migliore strategia per ottenere un servizio PNT resiliente è quella di perseguire molteplici tecnologie per promuovere la diversità nelle funzioni del PNT”. È inoltre essenziale che le soluzioni di backup siano in grado di offrire funzionalità equivalenti e a livello di prestazioni alla pari con le tecnologie GPS e sono guidati dai requisiti PNT di ciascun settore industriale piuttosto che dal governo mandati.

Un problema in divenire da decenni

Parte dei problemi con il GPS derivano dalla sua concezione come reliquia della Guerra Fredda. Il GPS è stato progettato per l'uso militare in aree di conflitto in cui le reti civili non erano disponibili, lanciando razzi a migliaia di chilometri di distanza nell'atmosfera superiore o aiutare vettori pieni di aerei ad attraversare l'oceano, ha detto in un articolo Tim Sylvester, fondatore e CEO di Integrated Roadways colloquio. Non è mai stato concepito per aiutare i pedoni e i veicoli a spostarsi nelle aree urbane tranquille.

"Questa discrepanza tra progettazione e utilizzo significa che il GPS presenta diversi difetti significativi, come bassa precisione e elevata latenza", ha affermato Sylvester. Queste sfide sono un prodotto dei segnali GPS provenienti dai satelliti a migliaia di chilometri di distanza, e gli inconvenienti sono una conseguenza della fisica che non può essere risolta”.

Il GPS ha i suoi svantaggi quando si tratta una nuova generazione di auto a guida autonoma. La bassa precisione del GPS significa che non puoi usarlo in modo efficace per sapere in quale corsia si trova qualcuno, il che è un grosso problema durante la guida, e un'elevata latenza significa che le informazioni sulla tua posizione peggiorano quando ti muovi velocemente, il che è anche un grosso problema durante la guida, Sylvester disse. Poiché il GPS arriva da migliaia di chilometri di distanza, nelle aree urbane con molti edifici alti, la precisione è uniforme peggio perché gli edifici alti bloccano i satelliti che non sono nella posizione esatta per trasmettere oltre edifici.

“Queste limitazioni sono completamente in contrasto con l’utilizzo del GPS per veicoli connessi e autonomi, che richiede un’elevata precisione, ma bassa latenza e funzionamento affidabile in aree urbane dense, visto quanto sono dense le aree urbane dove si concentra tutto il traffico", Sylvester disse. “Come i giornali sono stati sostituiti dalle notizie online, il GPS è stato un ottimo trampolino di lancio, ma è ora di superarlo. In effetti, la maggior parte delle app già ignora il GPS e lo sostituisce silenziosamente con alternative come il Bluetooth, ma questo di solito è nascosto all'utente perché ciò che interessa all'utente è un buon servizio, non come lo ottiene Esso."

La prossima ondata di veicoli autonomi potrebbe richiedere un sistema di localizzazione migliore. Sylvester ha affermato che l’alternativa più promettente al GPS per i veicoli connessi e autonomi si chiama APNT. PNT sta per “posizione, navigazione, telemetria”. A seconda di chi chiedi, la "A" può significare termini assistiti, aumentati, assicurati, alternativi o altri quasi sinonimi.

APNT è integrato nell'infrastruttura locale, comprese antenne cellulari, beacon Bluetooth, Wi-Fi o altri mezzi "alternativi" per posizionare, navigare e ricevere la telemetria del veicolo.

“Questi metodi sono stati messi insieme negli ultimi 15 anni utilizzando una combinazione di smartphone componenti e metodi di comunicazione prontamente disponibili, e mentre sono ottimi per i turisti che vagano per Market Street o Times Square cercando di rintracciare un panino che costa meno di $ 30, la loro natura ad hoc significa che non si può fare affidamento su di loro per l'autonomia", Sylvester disse.

Integrated Roadways ha sviluppato Smart Pavement, che integra le funzionalità APNT direttamente nella strada, utilizzando sensori stradali ad alta precisione e supportato da un rete edge a latenza ultra-bassa, “in modo che qualsiasi strada aggiornata con Smart Pavement disponga di tutte le funzionalità APNT necessarie per i veicoli connessi e autonomi integrati nel stradale e progettata da zero come una rete affidabile, sicura e di qualità industriale che fornisca le caratteristiche richieste dalle esigenze di mobilità di prossima generazione, " Silvestro ha detto

Dove andiamo dopo il GPS?

Il sistema di NextNav non è l'unica opzione come backup GPS. Max Perez, vicepresidente delle soluzioni di ricerca e sicurezza di ColdQuanta, ha affermato in un'intervista che i sistemi di posizionamento quantistico (QPS) hanno il potenziale per fungere da alternativa al GPS. Le proprietà quantistiche alimentano il sistema di posizionamento e, a differenza del GPS, il QPS non richiede una calibrazione continua con segnali esterni per funzionare.

"Un QPS ha solo bisogno di conoscere il suo punto di partenza per funzionare ed è in grado di calcolare la velocità con cui ha viaggiato, per quanto tempo e in quale direzione per determinare la sua posizione attuale", ha detto Perez. “I sistemi di posizionamento quantistico (QPS) migliorerebbero il GPS in tutto il mondo poiché offrono una sicurezza di navigazione notevolmente migliorata. I casi d'uso per QPS includono la navigazione per aerei, sottomarini, automobili autonome e altro ancora. I vantaggi del QPS rispetto al GPS includono la precisione, l’assenza di dipendenza dal satellite, l’utilizzo in interni e una minore vulnerabilità agli attacchi hacker”.

Damato ha affermato che l’industria del GPS si sta innovando rapidamente, sviluppando soluzioni che rendono il GPS più preciso e resistente. Queste soluzioni includono ricevitori GPS, i satelliti che forniscono questi segnali GPS e il segmento di controllo a terra che traccia e traccia monitor Prestazioni GPS.

“È ben avviato un importante ammodernamento della costellazione GPS che, una volta completata, ne consegnerà dozzine di nuovi satelliti che forniscono una precisione significativamente maggiore e maggiori capacità anti-jamming”, ha aggiunto.

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